Question

【題目】【化學──選修2：化學與技術】

利用硫酸渣（主要含Fe2O3、SiO2、Al2O3、MgO等雜質）制備氧化鐵的工藝流程如下：

（1）“酸浸”中硫酸要適當過量，目的是：①提高鐵的浸出率，② 。

（2）“還原”是將Fe3＋轉化為Fe2＋，同時FeS2被氧化為SO42－，該反應的離子方程式為 。

（3）為測定“酸浸”步驟后溶液中Fe3＋的量以控制加入FeS2的量。實驗步驟為：

準確量取一定體積的酸浸后的溶液于錐形瓶中，加入HCl、稍過量SnCl2，再加HgCl2除去過量的SnCl2，以二苯胺磺酸鈉為指示劑，用K2Cr2O7標準溶液滴定，有關反應方程式如下：

2Fe3＋＋Sn2＋＋6Cl－＝2Fe2＋＋SnCl62－，

Sn2＋＋4Cl－＋2HgCl2＝SnCl62－＋Hg2Cl2↓，

6Fe2＋＋Cr2O72－＋14H＋＝6Fe3＋＋2Cr3＋＋7H2O。

①若SnCl2不足量，則測定的Fe3＋量 （填“偏高”、“偏低”、“不變”，下同）。

②若不加HgCl2，則測定的Fe3＋量 。

（4）①可選用 （填試劑）檢驗濾液中含有Fe3+。產生Fe3+的原因是 （用離子反應方程式表示）。

②已知部分陽離子以氫氧化物形式沉淀時溶液的pH見下表：

實驗可選用的試劑有：稀HNO3、Ba(NO3)2溶液、酸性KMnO4溶液、NaOH溶液，要求制備過程中不產生有毒氣體。請完成由“過濾”后的溶液模擬制備氧化鐵的實驗步驟：

a. 氧化： ；

b. 沉淀： ；

c. 分離，洗滌；

d. 烘干，研磨。

Answer 1

【答案】（1）抑制Fe3+的水解

（2）14Fe3+ + FeS2 + 8H2O = 15Fe2+ + 2SO42— + 16H+

（3）①偏低 ②偏高

（4）①KSCN或 4Fe2＋＋O2＋4H＋＝4Fe3＋＋2H2O

②a. 向溶液中加入過量的酸性高錳酸鉀溶液，攪拌

b. 滴加NaOH溶液，調節溶液為pH為3.2～3.8

【解析】

試題分析：（1）Fe3＋的水解方程式為Fe3＋＋3H2OFe(OH)3＋3H＋，故“酸浸”中硫酸要適當過量，目的是：①提高鐵的浸出率，②抑制Fe3+的水解。

（2）根據題給信息確定反應物和生成物，在酸性環境下用H2O和H＋平衡電荷和原子，根據電子得失守恒和離子所帶電荷守恒可以寫出該反應的離子方程式為14Fe3+ + FeS2 + 8H2O = 15Fe2+ + 2SO42— + 16H+。

（3）①SnCl2不足，Fe3＋沒有完全反應，生成的Fe2＋偏少，則消耗的K2Cr2O7標準溶液體積偏小，則測定的Fe3＋量偏低；②若不加HgCl2，過量的Sn2＋也能夠被K2Cr2O7氧化，則消耗的K2Cr2O7標準溶液體積偏高，則測定的Fe3＋量偏高。

（4）①Fe3＋與KSCN的絡合反應或者Fe3＋與的顯色反應均可以用于鑒別。產生Fe3＋的原因是Fe2＋被空氣中的氧氣氧化，離子方程式為4Fe2＋＋O2＋4H＋＝4Fe3＋＋2H2O。②“過濾”后的溶液中有Fe2＋、Al3＋、Mg2＋以及少量Fe3＋，首先將Fe2＋完全氧化為Fe3＋，然后控制pH，只使Fe(OH)3沉淀，從表格數據可以分析，控制pH為3.2～3.8。故由“過濾”后的溶液模擬制備氧化鐵的實驗步驟：a. 氧化：向溶液中加入過量的酸性高錳酸鉀溶液，攪拌；b. 沉淀：滴加NaOH溶液，調節溶液為pH為3.2～3.8；c. 分離，洗滌；d. 烘干，研磨。